细胞|《科学》发现刷新百年认知：对抗细菌，细胞内有这样的“战斗机”！
▎药明康德内容团队编辑
假如你是一颗小细菌 ， 被吞入人类的细胞后 ， 会发现细胞里漂浮着一团团油滴 ， 它们看起来很好吃 。 然而 ， 令人意想不到的是 ， 这些富有吸引力的美味竟是细胞内的陷阱……
在顶尖学术期刊《科学》的最新一期上 ， 科学家们发现 ， 细胞内包裹着油脂的脂滴（lipid droplet） ， 其实在帮助人体自身的防御系统抵抗感染 ， 堪称细胞里的“细菌战斗机” 。 这一发现不仅刷新了人们多年来对脂滴的认识 ， 也为开发新的抗菌疗法提供了新的方向 。
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脂滴是细胞内的一种结构 ， 顾名思义 ， 里面装满了油脂 ， 由单层磷脂分子组成的膜包裹着 。 过去 ， 人们一直认为脂滴的作用就是储存多余的油脂 ， 给需要使用脂质的场所（例如线粒体）提供燃料 。 近年的一些研究则发现 ， 脂滴会吸引一些入侵细胞的病原体 ， 包括细菌（如分岐杆菌）、寄生虫（如疟原虫）、病毒（如丙肝病毒）等 ， 为它们提供营养 。
而在这项研究中 ， 科学家们发现 ， 脂滴直接参与了细胞与病原体之间的斗争 。
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图片来源：123RF
在模拟细菌感染的实验中 ， 研究人员给动物注射了脂多糖（LPS） ， 这是一种细菌毒素分子 ， 可以刺激动物的先天免疫反应 。 他们随后观察到 ， 相比注射盐水的对照组 ， 这些动物的肝脏细胞中 ， 脂滴的数量明显增多 。 分离出来的这些脂滴可以起到抑制大肠杆菌生长的作用 ， 并且LPS组的脂滴有更强的抑菌能力 。 这表明 ， 由LPS驱动的免疫信号可能启动了脂滴的抗菌作用 。
研究人员进而分析了脂滴中数百种蛋白质的含量 ， 发现在模拟细菌感染的动物中 ， 脂滴中参与脂质代谢的蛋白质数量减少；相反 ， 大量天然免疫蛋白在脂滴上积聚起来 ， 例如能够抑制多种细菌生长的抗菌肽（cathelicidin） 。
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▲巨噬细胞内 ， 携带大量抗病原体蛋白的脂滴（绿色）与细菌（蓝色）表面接触（图片来源：参考资料[1]）
对人类细胞的观察结果确认了脂滴对细胞内的细菌发起直接的进攻 。 在电子显微镜下可以看到 ， 当巨噬细胞（一种白细胞）感染细菌后 ， 其中的脂滴会移动到细胞内细菌所在的位置 。
这种变化还改变了巨噬细胞利用能量的方式 。 研究负责人之一Matt Sweet教授解释说：“在没有足够的其他营养成分时 ， 脂滴可以作为线粒体的燃料来源 。 但是在细菌感染过程中 ， 脂滴从线粒体上移开 ， 从而减少脂肪酸代谢 。 ”这意味着 ， 细胞内的新陈代谢发生了转变 ， 转向更有利于宿主防御的环境 。
美国贝勒医学院的病毒学专家Sue Crawford博士没有参与这项研究 ， 她评论说：“我们认识到脂滴的存在已经超过100年了 ， 但对它的了解却还不多 。 而这项精彩的研究指出了脂滴具有抗菌功能的一些机制 。 ”
研究人员指出 ， 对于细菌感染的治疗 ， 已经出现了一些对抗生素具有耐药性的超级细菌 ， 而通过了解人体的自然防御能力 ， 或将开发出不依赖抗生素、对抗耐药性的新疗法 。
参考资料
[1] Marta Bosch et al., (2020) Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense. Science. DOI: 10.1126/science.aay8085
[2] Fats fighting back against bacteria. Retrieved Oct. 19, 2020, from https://www.uq.edu.au/news/article/2020/10/fats-fighting-back-against-bacteria
[3] Lipid Droplets Are Intracellular Bacteria-Fighting Machines. Retrieved Oct. 19, 2020, from https://www.the-scientist.com/news-opinion/lipid-droplets-are-intracellular-bacteria-fighting-machines-68045
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